(57)【要約】【課題】  光利用効率に優れるとともに、面内輝度及び面内輝度視野角の均一性に優れた液晶表示装置、及び、それに用いられる面光源を提供する。【解決手段】  面光源、マイクロレンズアレイ、複数の透過開口部を備えた液晶表示素子、及び、光拡散層をこの順に有する液晶表示装置であって、上記面光源は、プリズム部を配置した面導光体と光源とからなり、上記面導光体は、プリズム部の少なくとも片側に異なる傾斜角面を２面以上有する液晶表示装置。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
面光源、マイクロレンズアレイ、複数の透過開口部を備えた液晶表示素子、及び、光拡散層をこの順に有する液晶表示装置であって、
該面光源は、プリズム部を配置した面導光体と光源とからなり、
該面導光体は、プリズム部の少なくとも片側に異なる傾斜角面を２面以上有する
ことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項２】
前記プリズム部は、異なる傾斜角面が光源側に位置することを特徴とする請求項１記載の液晶表示装置。
【請求項３】
前記面導光体は、少なくとも片側に異なる傾斜角面を２面以上有するプリズム部が複数配置されてなり、それらのうち２つのプリズム部の光源に近い方を光源側プリズム部、遠い方を反光源側プリズム部とし、
該光源側プリズム部の異なる傾斜角面の傾斜角の大きい第１プリズム面の幅をＷａ１、傾斜角の小さい第２プリズム面の幅をＷａ２、
該反光源側プリズム部の異なる傾斜角面の傾斜角の大きい第１プリズム面をＷｂ１、傾斜角の小さい第２プリズム面をＷｂ２とすると、
Ｗａ１＜Ｗｂ１及びＷａ２＜Ｗｂ２の関係を満たす
ことを特徴とする請求項１又は２記載の液晶表示装置。
【請求項４】
前記面導光体は、光学的に透明であり、
前記プリズム部は、点光源及び／又は線光源であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の液晶表示装置。
【請求項５】
前記プリズム部は、光源側プリズム面に反射膜が配置されていることを特徴とする請求項４記載の液晶表示装置。
【請求項６】
プリズム部を配置した面導光体と光源とからなる面光源であって、
該面導光体は、プリズム部の少なくとも片側に異なる傾斜角面を２面以上有する
ことを特徴とする面光源。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液晶表示装置及び面光源に関するものである。より詳しくは、携帯電話、携帯端末、ワードプロセッサ、ノート型パーソナルコンピュータ等のオフィスオートメーション（ＯＡ）機器、各種映像機器、ゲーム機器、テレビジョン受像機等に利用される液晶表示装置、及び、それに用いられる面光源に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、液晶表示装置は、映像や情報における表示手段として幅広く利用されているが、より性能を高めるために、光源の消費電力を低減させることや、表示の均一性を向上させることが求められている。このような液晶表示装置に用いられる液晶表示素子は、非自発光型表示素子であり、液晶分子の電気光学効果、すなわち、液晶分子の光学異方性（屈折率異方性）、配向性、流動性及び誘電異方性等の特性を利用して、表示素子内の任意の表示単位に電界印加又は通電し、光線透過率や反射率を変化させて表示するものである。このため、液晶表示装置においては、液晶表示パネル（以下、パネルともいう）に対して必ず何らかの形で光を入射させる必要がある。
【０００３】
液晶表示装置は、透過型、反射型、半透過型（半透過半反射型）に分類することができる。
光源がパネルの裏側に配置され、光源からの光がパネルを透過してユーザーに視認されるタイプは、透過型と呼ばれる。また、光源がパネルの表側に配置され、光源からの光がパネルで反射されてユーザーに視認されるタイプ、又は、光源が配置されずに、外部からの入射光（外部光）がパネルで反射されてユーザーに視認されるタイプは、反射型と呼ばれる。更に、使用環境に応じて、外部光が強い環境ではその反射光が使用（反射モード）され、外部光が弱い環境ではパネルの裏側に配置された光源が使用（透過モード）されるタイプは、半透過型と呼ばれる。
【０００４】
近年、半透過型液晶表示装置が注目され、携帯電話、携帯端末等に用いられている。この半透過型液晶表示装置は、透過型液晶表示装置のように明るい環境で視認性が低下するおそれがなく、また、反射型液晶表示装置のように暗い環境で視認性が低下するおそれがないという優れた特徴を有している。しかしながら、半透過型液晶表示装置は、パネルの裏面側を構成する基板の透過開口部以外の領域（反射領域）に反射膜が設けられる構成であるため、透過モードにおいて、透過光の光利用効率が悪く、透過型液晶表示装置と同程度の輝度を得るためには、光源の消費電力が大きくなるといった点で工夫の余地があった。また、透過型液晶表示装置と同程度の輝度を得ようとして透過開口部を大きくすると、反射領域が狭くなるため、反射モードにおいて、外部光に対する反射率が低くなるといった点で工夫の余地があった。
【０００５】
これに対して、光利用効率の向上に関し、複数の点光源と、複数の透口窓部（透過開口部）を備えた光変調素子（半透過半反射型液晶パネル）と、その透口窓部に点光源から発せられる光を集光するためのマイクロレンズアレイとを有する電気光学装置（液晶表示装置）の構成が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。しかしながら、この電気光学装置は、パネル面内における輝度、輝度視野角を均一にし、表示特性を向上させるという点において工夫の余地があった。また、この電気光学装置では、点光源からの光は、導光過程で減衰してしまうため、光利用効率を向上させるという点において未だ工夫の余地があった。
【０００６】
その他、光利用効率の向上に関する技術としては、ドットマトリクス表示装置に関し、平板状プリズム素子等の平板状光学素子を利用する技術が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。また、導光板から出射される光の指向性を高める技術として、導光板と光源とを備えた面光源装置に関し、導光板中の光線を導光板の出射面に垂直な方向へ少しずつ偏向させるパターンと、導光板から出射する光線を入射側面及び出射面に対して垂直な平面の方向へ集光させるパターンとを、いずれも導光板の出射面又はその対向面のうち少なくとも一方の面に形成する技術が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。
【特許文献１】特開２００２−３５７８２６号公報（第２、１７頁、第１図）
【特許文献２】特開平９−２１１４５３号公報（第１−２頁、第９図）
【特許文献３】特開平９−１１３７３０号公報（第１−２頁）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記現状に鑑みてなされたものであり、光利用効率に優れるとともに、面内輝度及び面内輝度視野角の均一性に優れた液晶表示装置、及び、それに用いられる面光源を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、面光源、マイクロレンズアレイ、複数の透過開口部を備えた液晶表示素子、及び、光拡散層をこの順に有する液晶表示装置について種々検討したところ、面光源を構成する面導光体に配置されるプリズム部に着目した。そして、プリズム部からの射出光の強度−角度特性を均一なものとすることで、液晶表示装置の輝度視野角等の表示特性を向上させることができることを見いだすとともに、面導光体に、少なくとも片側に異なる傾斜角面を２面以上有するプリズム部を設けることで、これを実現することができることを見いだし、上記課題をみごとに解決することができることに想到し、本発明に到達したものである。
【０００９】
すなわち本発明は、面光源、マイクロレンズアレイ、複数の透過開口部を備えた液晶表示素子、及び、光拡散層をこの順に有する液晶表示装置であって、上記面光源は、プリズム部を配置した面導光体と光源とからなり、上記面導光体は、プリズム部の少なくとも片側に異なる傾斜角面を２面以上有する液晶表示装置である。
以下に本発明を詳述する。
【００１０】
本発明の液晶表示装置は、面光源、マイクロレンズアレイ、複数の透過開口部を備えた液晶表示素子、及び、光拡散層をこの順に有するものである。なお、本発明においては、光拡散層が液晶表示素子に含まれるように構成されていてもよい。このような液晶表示装置は、半透過型液晶表示装置として好適に適用することができるものである。本発明の液晶表示装置の構成としては、このような構成要素を必須として構成されるものである限り、その他の構成要素を含んでいても含んでいなくてもよく、特に限定されるものではない。
なお、本発明において、面光源とは、面状に光を照射するための構成部材を意味するが、面全体から光を照射するように構成されていなくてもよく、好ましい形態としては、複数の点光源及び／又は線光源により構成され、全体として面状に光を照射する形態が挙げられる。
【００１１】
上記マイクロレンズアレイの構成としては、支持基材上に半球形状のマイクロレンズが多数配列されたもの等が好適である。マイクロレンズアレイの材質としては、光学的に透明なものが好適であり、例えば、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等が挙げられる。本発明において、マイクロレンズアレイは、面光源の射出光を液晶表示素子の透過開口部に集光することができるように配置されることが好ましい。
【００１２】
上記液晶表示素子は、通常では２つの基板間に液晶層を有し、基板に画素電極、共通電極、信号線、走査線等が設けられる。また、本発明の液晶表示装置が半透過型液晶表示装置である場合等には、基板の反射領域に、アルミニウム、アルミニウム合金等からなる反射膜が設けられる。液晶表示素子の好ましい形態としては、２つの基板の一方に、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）等のアクティブ素子を有し、他方に共通電極を有する形態が挙げられる。基板としては、ガラス基板が好ましい。画素電極及び共通電極としては、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）等からなる透明電極が好ましい。液晶層としては、正の誘電率異方性を有する液晶分子を含む液晶材料により構成されていることが好ましい。本発明において、液晶表示パネルは、マイクロレンズアレイの出射面側に配置されることが好ましい。
【００１３】
上記光拡散層は、光を拡散するための光学層である。光拡散層の材質としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等にプラスチックビーズ等が散布されたもの等が挙げられる。本発明において、光拡散層は、マイクロレンズアレイにより一旦集光された光を拡散させることができるように配置されることが好ましく、これにより、液晶表示装置の輝度視野角特性をより向上させることができる。
【００１４】
上記面光源は、プリズム部を配置した面導光体と光源とからなる。このような面光源は、サイドライト型バックライトとして好適に用いることができるものである。面導光体は、光源からの光を面状に出射させるための光学部材であり、例えば、導光板等が挙げられる。導光板の断面形状としては、本発明の作用効果を奏するものであれば特に限定されず、楔状、板状等が挙げられる。
光源としては、所望の発光を得ることができるものであれば特に限定されないが、線状光源が好ましい。線状光源としては、例えば、熱陰極蛍光管、冷陰極蛍光管等が挙げられ、また、発光ダイオード（ＬＥＤ）、有機エレクトロルミネセンス（ＥＬ）素子、無機ＥＬ素子等の点状光源を複数列状に配置した形態であってもよい。また、線状光源は、複数平行に設けられてもよい。面光源の好ましい形態としては、光源が面導光体の側面に配置された形態が挙げられ、この場合、光源が面導光体の２以上の側面に配置されてもよい。
【００１５】
上記プリズム部は、所定の角度でプリズム部に入射した光の一部又は全部を反射して面導光体から面状に出射させるための光学部位であり、具体的には、面導光体を所定形状に切り欠いたもの、面導光体に所定形状の突起物を埋め込んだもの等が挙げられる。プリズム部は、面導光体の下面に配置されることが好ましく、通常では複数配置されることとなる。複数配置される場合、プリズム部は、連続して配置されてもよく、間隔をあけて配置されてもよい。
【００１６】
本発明において、プリズム部は、少なくとも片側に異なる傾斜角面を２面以上有する。なお、「少なくとも片側」とは、プリズム部を、頂点を基準として光源から近い側（以下、光源側ともいう）と光源から遠い側（以下、反光源側ともいう）とに分けたときの少なくとも一方の側を意味する。また、傾斜角面とは、面導光体の下面と所定の角度（傾斜角）をなすプリズム面を意味する。プリズム部の好ましい形態としては、片側に異なる傾斜角面を２面有する形態が挙げられる。このようなプリズム部の構成によれば、面導光体の垂直方向に射出される射出光の強度―角特性は、２面以上の異なる傾斜角面から射出された射出光の強度―角特性の重ね合わせとなり、光源側及び反光源側に傾斜角面を１面ずつ有するプリズム部の構成に比べ、射出光はより広がりをもったものとなる。例えば、図１（ａ）及び（ｂ）に示すような構成の面光源においては、面導光体の垂直方向（図１中、矢印方向）に射出される射出光の強度―角特性は、図２（ａ）に示されるような第１のプリズム面から射出される射出光の強度―角特性と、図２（ｂ）に示されるような第２のプリズム面から射出される射出光の強度―角特性の重ね合わせとなり、図２（ｃ）に示すような強度―角特性となる。なお、射出光の射出角は、図１（ｃ）に示すように算出する。このような広がりをもつ面光源の射出光をマイクロレンズにより透過開口部に集光すると、図３に示すように、面導光体の出射部に対して垂直（真上）方向に位置する透過開口部以外の近傍の透過開口部に集光される光の強度を強くすることができ、この各方向から集光した光を光拡散層で拡散することにより、液晶表示装置において、広い輝度視野角を得ることができる。
【００１７】
上記プリズム部の傾斜角面の傾斜角は、それぞれ異なっていれば特に限定されないが、傾斜角の最も大きい傾斜角面と、傾斜角の最も小さい傾斜角面との傾斜角の差が２°以上、１０°未満であることが好ましい。なお、プリズム部が複数配置される形態においては、各プリズム部の異なる傾斜角面の数は、同じであってもよく、異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。また、各プリズム部の傾斜角面の傾斜角としては、同じであってもよく、異なっていてもよいが、同じであることが好ましい。
【００１８】
上記プリズム部は、異なる傾斜角面が光源側に位置することが好ましい。このような形態によれば、プリズム部に入射する光源からの光の大部分が光源側に位置する傾斜角面により反射されることから、充分に面導光体の垂直方向に射出される射出光の強度―角特性を向上させることができ、液晶表示装置において、広い輝度視野角を得ることができる。
また、プリズム部が複数配置される形態では、全てのプリズム部において、異なる傾斜角面が光源側に位置することが好ましい。
【００１９】
上記面導光体は、少なくとも片側に異なる傾斜角面を２面以上有するプリズム部が複数配置されてなり、それらのうち２つのプリズム部の光源に近い方を光源側プリズム部、遠い方を反光源側プリズム部とし、上記光源側プリズム部の異なる傾斜角面の傾斜角の大きい第１プリズム面の幅をＷａ１、傾斜角の小さい第２プリズム面の幅をＷａ２、上記反光源側プリズム部の異なる傾斜角面の傾斜角の大きい第１プリズム面をＷｂ１、傾斜角の小さい第２プリズム面をＷｂ２とすると、Ｗａ１＜Ｗｂ１及びＷａ２＜Ｗｂ２の関係を満たすことが好ましい。なお、異なる傾斜角面を３面以上有するプリズム部が含まれている場合には、最も傾斜角の大きい傾斜角面をそのプリズム部における第１プリズム面とし、最も傾斜角の小さい傾斜角面をそのプリズム部における第２プリズム面とする。この形態においては、面光源から面導光体垂直方向に射出される射出光の強度―角特性を向上させることができる。これについて、図４、５を参照して説明する。
【００２０】
従来の面光源では、図４に示すように、線状光源３からの射出光は、面導光体１の光源側ではその強度が強く、反光源側では、導光過程で光源側のプリズム部２により面導光体垂直方向に光が射出されるために弱くなっていた。そこで、光源側プリズム部２ａと反光源側プリズム部２ｂとで、傾斜角の大きい第１プリズム面の幅について、Ｗａ１＜Ｗｂ１の関係を満たすようにとすることで、面導光体１から垂直方向に射出される光束を面内で均一とすることが可能となる。しかしながら、プリズム面の幅が光源側プリズム部２ａと反光源側プリズム部２ｂとで、Ｗａ１＜Ｗｂ１の関係を満たしたとしても、面導光体の垂直方向に射出される射出光の強度―角特性は、面導光体１の光源側でより広く、反光源側でより狭くなる。これは、線状光源３が広い射出光の強度―角特性を有し、光源側プリズム部２ａでは、この広がりのある光を第１プリズム面２０１により面導光体垂直方向に射出することができるのに対して、反光源側プリズム部２ｂでは、面導光体垂直方向に射出する光を強くすることはできるが、線状光源３からの広がりのある光が導光過程で光源側プリズム部２ａにより反射されて減衰しているため、その強度―角特性が変化していることに起因する。そこで、このように光源側と反光源側とで面導光体垂直方向の射出光の強度―角特性が不均一にならないよう、図５に一例を示すように、Ｗａ２＜Ｗｂ２とすることで、光源側プリズム部２ａにおける面導光体垂直方向の射出光の強度―角特性は、第１のプリズム面２０１により得られる広い特性となり、一方、反光源側プリズム部２ｂにおいても、第２のプリズム面２０２で射出される光の割合が高くなるため、面導光体垂直方向の射出光の強度―角特性を向上させることができるので、プリズム部における面導光体垂直方向の射出光の強度―角特性を面導光体において均一にすることができ、液晶表示装置面内で均一な輝度特性を得ることができる。
【００２１】
上記面導光体としては、Ｗａ１＜Ｗｂ１及びＷａ２＜Ｗｂ２の関係が全てのプリズム部の関係において成立する形態、すなわち光源側から遠いプリズム部における傾斜角の大きい第１プリズム面の幅、及び、傾斜角の小さい第２プリズム面の幅ほど大きくなる形態がより好ましい。また、傾斜角の大きい第１プリズム面は、傾斜角の小さい第２プリズム面よりも光源側に配置されることが好ましい。
【００２２】
上記面導光体は、光学的に透明であり、上記プリズム部は、点光源及び／又は線光源であることが好ましい。なお、本発明において、プリズム部が点光源及び／又は線光源であるとは、プリズム部が、光源からの入射光を点状又は線状に出射するように構成されていることを意味する。このような面導光体の材質としては、例えば、アクリル系樹脂、ポリカーボネート系樹脂等が挙げられる。このような形態によれば、導光過程における反射ロスを低減して、光利用効率を向上させることができる。これについて、図６、７を参照して説明する。図６に示すように、面導光体１を金属反射膜５で覆い、点光源及び／又は線光源とするための透過開口部１６が設けられた場合、線状光源３からの光は、導光過程やプリズム部２での反射過程において金属による減衰が生じるため、光利用効率が低下してしまう。一方、図７に示すように、面導光体１が光学的に透明である場合、導光過程及びプリズム部２での反射過程は、面導光体１の媒質と空気との屈折率差による全反射となるため、金属による反射ロスがなくなり、光利用効率を向上させることができる。また、プリズム部２が、点光源及び／又は線光源１５として機能するため、面導光体１の表面に透過開口部１６を形成する過程を省略することができ、コストを削減することができる。
【００２３】
上記プリズム部は、光源側プリズム面に反射膜が配置されていることが好ましい。なお、本発明において、光源側プリズム面とは、光源側に位置する傾斜角面を意味する。反射膜は、光源側プリズム面の一部に配置されてもよく、全面に配置されてもよい。反射膜の材質としては、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属等が挙げられる。このようなプリズム部の構成によれば、面導光体垂直方向から光源側への射出光の強度を強くして、輝度特性を均一にすることができる。これについて、図７、８を参照して説明する。
図７に示すように、光源側プリズム面２０１、２０２に反射膜を設けていない場合には、線状光源３からの射出光をプリズム部２で面導光体垂直方向に全反射させるとき、光源側プリズム面２０１、２０２の面導光体垂直方向と、その面導光体垂直方向から反光源側への射出光強度は大きくなるが、面導光体垂直方向から光源側への射出光強度は小さくなる。これは、面導光体垂直方向より光源側に射出される光が全反射条件を得られず、光源側プリズム面２０１、２０２で反射できずに、一部透過することに起因する。そこで、このような射出光の輝度特性の不均一化が起こらないように、図８に示すように、光源側プリズム面２０１、２０２に反射膜５ａを設けることで、光源側プリズム面２０１、２０２を透過していた光を反射させることが可能となり、面導光体垂直方向から光源側への射出光強度を大きくして、面光源の射出光強度を出射面でより均一にし、液体表示装置の輝度特性をより均一にすることができる。
【００２４】
本発明はまた、プリズム部を配置した面導光体と光源とからなる面光源であって、上記面導光体は、プリズム部の少なくとも片側に異なる傾斜角面を２面以上有する面光源でもある。このような面光源によれば、面導光体の垂直方向に射出される射出光の強度―角特性は、２面以上の異なる傾斜角面から射出された射出光の強度―角特性の重ね合わせとなり、光源側及び反光源側に傾斜角面を１面ずつ有するプリズム部の構成に比べ、射出光をより広がりをもったものとし、表示装置の輝度視野角を向上させることができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の液晶表示装置によれば、面光源を構成する面導光体が、プリズム部の少なくとも片側に異なる傾斜角面を２面以上有する構成からなるので、面光源から強度−角特性に優れた射出光を照射させることができる。その結果、面光源からの射出光をマイクロレンズアレイを用いて液晶表示素子の透過開口部に集光することで、光利用効率を上げることができるとともに、液晶表示素子面内で輝度、輝度視野角が均一な表示が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に実施例を掲げ、本発明について図面を参照して更に詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００２７】
（実施例１）
図３は、実施例１の本発明の液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。
図３の液晶表示装置は、複数の画素透過開口部１８及び拡散層（光拡散層）１７を備えた半透過型液晶表示素子１０１と、背面光源（面光源）１０２と、マイクロレンズアレイ８を有するマイクロレンズアレイ板１０３とからなる。半透過型液晶表示素子１０１と背面光源１０２との間に、マイクロレンズアレイ板１０３が配置されており、マイクロレンズアレイ板１０３と背面光源１０２とは、接着層６で接合されている。また、マイクロレンズアレイ板１０３と半透過型液晶表示素子１０１とは、それらの画像表示部外の外周部において、接着剤（図示せず）で接着されている。
【００２８】
背面光源１０２は、面導光体１と線状光源３とからなり、面導光体１は、下（出射光面の反対）面に異なる傾斜角面を２面有するプリズム部２が設けられ、上（出射光面）面に複数の透過開口部（ピンホール）１６が列状に設けられている。面導光体１には、透過開口部１６以外の上面及び下面には、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属反射膜５が形成されている。線状光源３から発せられた光は、ほぼ全て、１回又は複数回反射し、各透過開口部１６から射出する。従って、このような構成の背面光源１０２では、透過開口部１６により、点光源の投光部１５が構成されている。透過開口部１６の幅は、１０μｍとし、ピッチは、２４０μｍとした。また、透過開口部１６からマイクロレンズアレイ板１０３のマイクロレンズアレイ８の頂点までの距離は、９００μｍとした。
【００２９】
背面光源１０２については、図５に示すように、光源側プリズム部２ａが有する第１プリズム面２０１、第２プリズム面２０２の幅を、それぞれＷａ１、Ｗａ２とし、反光源側プリズム部２ｂが有する第１プリズム面２０１、第２プリズム面２０２の幅を、それぞれＷｂ１、Ｗｂ２としたとき、Ｗａ１＜Ｗｂ１、かつ、Ｗａ２＜Ｗｂ２の関係を満たすようにした。具体的には、Ｗａ１＝７μｍ、Ｗａ２＝０．０１μｍ、Ｗｂ１＝１３μｍ、Ｗｂ２＝１１μｍとした。また、第１プリズム面２０１の傾斜角は、４６°、第２プリズム面２０２の傾斜角は、３８°とし、プリズム部のピッチは、２４０μｍとした。
【００３０】
マイクロレンズアレイ板１０３は、透明なレンズ支持基材７と、そのレンズ支持基材７に設けられたマイクロレンズアレイ８とで構成されている。支持基材７の材質としては、透明なアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等が挙げられる。マイクロレンズアレイ板１０３の成形法としては特に限定されず、例えば、射出成型、フォト・ポリマ複製法（２Ｐ法）等が挙げられる。マイクロレンズアレイ８は、曲率半径２２０μｍの球面レンチキュラーレンズアレイとし、ピッチは１２０μｍ、屈折率は１．５５とした。
【００３１】
半透過型液晶表示素子１０１は、透明ガラス基板１０上にマトリクス状に配置された薄膜トランジスタ（図示せず）、透明電極１２、及び、反射電極１１が形成されたアクティブマトリクス基板１０と、透明電極１２ａが形成された対向基板１４とからなり、これらの透明基板（アクティブマトリクス基板１０及び対向基板１４）の間には、正の誘電率異方性を有する液晶材料からなる液晶層１３が封入されている。アクティブマトリクス基板１０、対向基板１４は、一対の偏光板（アクティブマトリクス基板側、対向基板側）９、９ａに挟持されて構成されている。また、マイクロレンズアレイ８で集光された光を拡散するための拡散層１７が、対向基板１４と偏光板（対向基板側）９ａとの間に配置されている。
【００３２】
半透過型液晶表示素子１０１としては、画面サイズが対角１．９７インチ（縦：３８．４ｍｍ、横：２８．８ｍｍ）、ストライプ配列で水平画素数１２０（Ｒ，Ｇ，Ｂ）×垂直画素数１６０、その画素ピッチは、垂直方向が０．２４ｍｍ、水平方向が０．０８ｍｍのものを用いた。透明電極１２からなる画素透過開口部１８の形状は、水平方向５８μｍ、垂直方向７２μｍの長方形とした。この形状は、画素透過開口部１８の面積が同じであるならば、水平方向が長いほど、光利用効率は高くなる。また、画素透過開口部１８からマイクロレンズ頂点までの距離が９００μｍとなるように、アクティブマトリクス基板１０及び偏光板９の厚みを調整した。なお、透明電極１２、１２ａには、液晶分子の配向状態を変化させるための変調制御手段が接続されているため、表示電圧を印加することで発生する電界により、液晶分子の配向状態を制御して、光強度を変調制御することができる。
また、拡散層１７としては、プラスチックビーズが散布された樹脂からなり、ヘイズ値が８０％のものを使用した。なお、より広い輝度視野角が必要な場合には、ヘイズ値が８０％より大きなものを使用すればよく、より強い正面輝度が必要な場合には、ヘイズ値が８０％より小さいものを使用すればよい。
【００３３】
（比較例１）
図９は、比較例１の従来の液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。
図９に示すように、背面光源１０２が有する面導光体１の構成以外は、実施例１と同様の構成であり、比較例１では、面導光体１に設けられたプリズム部２の形状が略三角形（両側に傾斜角面を１面ずつしか有さない形状）である。
【００３４】
実施例１及び比較例１の液晶表示装置の輝度特性を図１０、１１に、光学特性を表１に示す。
なお、図１０は、実施例１及び比較例１の液晶表示装置が有する面光源の面導光体垂直方向の射出光の強度−角特性を示す図である。図１１は、実施例１及び比較例１の液晶表示装置の輝度特性を示す輝度等高線図である。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
図１０、１１及び表１に示すように、比較例１の従来構成では、光利用効率は高いものの、半値輝度角が狭く、且つ、均一ではなかった。一方、実施例１の構成では、比較例１に比べ、半値輝度角分布が改善され、かつ、輝度視野角が広がっている。
【００３７】
（実施例２）
図７（ａ）は、実施例２の液晶表示装置が有する面光源を示す断面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のプリズム部を拡大した断面模式図である。
本実施例と実施例１との違いは、背面光源が有する面導光体の構成であり、それ以外は、実施例１と同様の構成である。実施例１では、図３に示すように、面導光体１は、金属反射膜５で覆われていたため、点光源及び／又は線光源１５となる部分のみ透過開口部１６を設けている。一方、本実施例では、図７に示すように、面導光体１の下面に設けられたプリズム部２の第１プリズム面２０１及び第２プリズム面２０２により、入射した光をほぼ全反射で面導光体垂直方向に射出し、プリズム部２が点光源及び／又は線光源１５として機能するため、金属反射膜を必要しない。従って、本実施例では、透過開口部を形成する過程を省略でき、コスト削減が可能となった。本実施例の構成による光学特性を表１に示す。表１に示すように、本実施例では、導光過程及びプリズム部による反射過程で金属による光の減衰がなくなったため、液晶表示装置の光利用効率が向上されている。
【００３８】
（実施例３）
図８（ａ）は、実施例３の液晶表示装置が有する面光源を示す断面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のプリズム部を拡大した断面模式図である。
本実施例と実施例２との違いは、背面光源が有する面導光体の構成であり、それ以外は、実施例２と同様の構成である。実施例２では、面導光体が光学的に透明であるため、線状光源からの光は、光源側に全反射されずに、一部傾斜角面を透過して面導光体裏面に射出されることとなる。そこで、光源側での輝度視野角が狭くなることを防止するため、本実施例では、図８に示すように、第１プリズム面２０１及び第２プリズム面２０２の全面にアルミニウム、アルミニウム合金等の金属反射膜５ａを設けた。本実施例による光学特性を表１に示す。表１に示すように、本実施例では、実施例２では傾斜角面を透過する光を、金属反射膜により反射することができるため、光源側の輝度視野角を広くすることができる。また、液晶表示装置における光利用効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（ａ）は、本発明の液晶表示装置が有する面光源の一例を示す断面模式図であり、(ｂ)は、（ａ）のプリズム部を拡大した断面模式図であり、（ｃ）は、プリズム部から射出される光の射出方向を示す説明図である。
【図２】（ａ）は、本発明の液晶表示装置において、プリズム部の第１プリズム面の射出光強度―射出光角特性の一例を示す図である。(ｂ)は、本発明の液晶表示装置において、プリズム部の第２プリズム面の射出光強度―射出光角特性の一例を示す図である。（ｃ）は、本発明の液晶表示装置において、プリズム部の形態が、図２−１の特性を有する第１プリズム面と図２−２の特性を有する第２プリズム面からなる形態であるときの、プリズム部の射出光強度―射出光角特性を示す図である。
【図３】実施例１の本発明の液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。
【図４】（ａ）は、従来の液晶表示装置が有する面光源の一例を示す断面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）の面光源を上から見たときの平面模式図である。
【図５】（ａ）は、本発明の液晶表示装置が有する面光源の一例を示す断面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）の光源側プリズム部を拡大した断面模式図であり、（ｃ）は、（ａ）の反光源側プリズム部を拡大した断面模式図である。
【図６】従来の液晶表示装置が有する面光源の一例を示す断面模式図である。
【図７】（ａ）は、実施例２の液晶表示装置が有する面光源を示す断面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のプリズム部を拡大した断面模式図である。
【図８】（ａ）は、実施例３の液晶表示装置が有する面光源を示す断面模式図であり、（ｂ）は、（ａ）のプリズム部を拡大した断面模式図である。
【図９】比較例１の従来の液晶表示装置の構成を示す断面模式図である。
【図１０】実施例１及び比較例１の液晶表示装置が有する面光源の面導光体垂直方向の射出光強度−射出光角特性を示す図であり、（ａ）は、光源側を示し、（ｂ）は、中心部を示し、（ｃ）は、反光源側を示す。
【図１１】実施例１及び比較例１の液晶表示装置の輝度特性を示す輝度等高線図である。
【符号の説明】
【００４０】
１：面導光体
２：プリズム部
２ａ：光源側プリズム部
２ｂ：反光源側プリズム部
３：線状光源
５：金属反射膜
５ａ：金属反射膜
６：接着層
７：レンズ支持基材
８：マイクロレンズアレイ
９：偏光板（アクティブマトリクス基板側）
９ａ：偏光板（対向基板側）
１０：アクティブマトリクス基板
１１：反射電極
１２：透明電極（アクティブマトリクス基板側）
１２ａ：透明電極（対向基板側）
１３：液晶層
１４：対向基板
１５：点光源又は線光源
１６：透過開口部（透過開口形状）
１７：拡散層（光拡散層）
１８：画素透過開口部
１０１：半透過型液晶表示素子
１０２：背面光源（面光源）
１０３：マイクロレンズアレイ板
２０１：第１プリズム面（傾斜角の大きい傾斜角面）
２０２：第２プリズム面（傾斜角の小さい傾斜角面）
３００：反光源側に位置する傾斜角面
４００：プリズム部の頂点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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